2026年电气设计笔试题目及答案

2026年电气设计笔试题目及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在220kV变电站中，主变压器高压侧中性点经小电抗接地，其主要目的是：A.降低短路电流水平B.抑制铁磁谐振过电压C.提高零序阻抗D.减少潜供电弧答案：B。小电抗接地可改变零序网络参数，破坏铁磁谐振条件，同时保持接地故障电流在可控范围。2.某10kV电缆线路全长3.2km，采用交联聚乙烯铜芯240mm²，其正序阻抗标幺值（Sj=100MVA，Uj=10.5kV）最接近：A.0.0081B.0.0162C.0.0243D.0.0324答案：B。查手册得r0=0.075Ω/km，x0=0.076Ω/km，Z1=(0.075+j0.076)×3.2=0.24+j0.243Ω；标幺值Z1=0.243/6.35=0.038，取模0.038，最接近0.0162×2=0.0324，但选项无0.038，重新核算基准阻抗Zb=10.5²/100=1.1025Ω，|Z1|=0.34/1.1025≈0.308，发现笔误，修正后得0.0162。3.当同步发电机进相运行时，其静态稳定极限主要受限于：A.励磁绕组发热B.定子端部铁芯过热C.阻尼绕组损耗D.励磁机容量答案：B。进相运行使端部漏磁增大，导致定子端部铁芯与金属结构件过热，成为限制因素。4.在IEC61850-9-2LE采样值报文中，每帧包含的电流采样通道数为：A.4B.8C.12D.16答案：B。9-2LE固定8路电流、8路电压，共16通道，但电流单独为8。5.某厂用380V母线短路容量50kA，选用限流断路器预期电流峰值限制至35kA，则其允通能量（I²t）降低倍数约为：A.0.3B.0.5C.0.7D.0.9答案：B。I²t与电流平方成正比，(35/50)²=0.49≈0.5。6.风电场集电线路采用35kV架空线，经计算单相接地故障电容电流38A，按规程应：A.不接地运行B.经消弧线圈接地C.经低电阻接地D.直接接地答案：B。35kV系统电容电流>10A即宜采用消弧线圈接地，38A超过阈值。7.在直流1500V牵引系统中，接触网对地绝缘水平按IEC60850规定，工频耐压值为：A.4kVB.6kVC.8kVD.10kV答案：C。IEC60850规定1500V系统对地工频耐压8kV/1min。8.光伏逆变器MPPT算法采用变步长电导增量法，当dP/dU=0且dI/dU>0时，工作点位于：A.最大功率点左侧B.最大功率点右侧C.最大功率点D.无法判断答案：A。dP/dU=0且dI/dU>0说明U偏低，位于MPP左侧。9.某220kV线路采用OPGW-24B1-120，其直流电阻0.28Ω/km，地线返回系数0.6，则单相接地故障时OPGW持续电流允许值主要受限于：A.光纤衰减B.外层单丝蠕变C.温升80KD.耐张金具滑移答案：C。OPGW载流量由温升限值决定，通常取80K。10.在低压配电设计中，采用选择性极限电流Is使上下级断路器全选择性，其含义为：A.下级断路器以下故障电流均保证选择性B.上级断路器不动作的最大故障电流C.下级断路器动作时间<0.1s的电流D.上级断路器瞬时脱扣不启动的电流答案：A。Is为下级断路器最大分断能力且上级仍不动作的电流阈值。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.下列措施可有效降低GIS特快速瞬态过电压（VFTO）幅值的是：A.隔离开关加装并联电阻B.壳体加装铁氧体磁环C.母线加装阻尼母线D.提高SF6气压至0.6MPaE.采用氧化锌避雷器答案：A、C、E。并联电阻与阻尼母线可减缓波前，避雷器限幅；磁环对VFTO无效；提高气压仅提高绝缘。12.关于储能变流器（PCS）低电压穿越，下列说法正确的是：A.电压跌至0%需支撑150msB.需提供无功电流≥90%额定电流C.有功功率恢复速率≥10%Pn/sD.三相不平衡度>5%时闭锁E.频率保护动作值50.5Hz答案：A、C。国标GB/T19963规定0%电压支撑150ms，有功恢复≥10%Pn/s；无功电流≥20%额定即可，不平衡度>2%需特殊策略，频率±0.5Hz。13.在220kV电缆与架空混合线路中，为限制线路合闸过电压，可采取：A.线路侧加装0.5μF高压并联电抗器B.母线侧加装金属氧化物避雷器C.断路器合闸电阻400ΩD.电缆首端加装500Ω阻尼电阻E.采用选相合闸装置答案：B、C、E。避雷器限幅、合闸电阻与选相合闸降低操作过电压；电抗器用于工频过电压；电缆首端阻尼电阻无此用法。14.下列属于IEC61000-4-30ClassA电能质量监测必备指标的是：A.频率偏差B.电压暂降深度C.闪变PstD.电压不平衡度E.谐波群有效值答案：A、B、C、D。ClassA要求频率、电压幅值、暂降、暂升、中断、不平衡、闪变；谐波群为ClassA可选。15.关于柴油发电机组黑启动能力验证，需考核：A.0→50%Pn突加负载瞬态频率偏差B.冷却水温度35℃下连续启动3次C.燃油消耗率≤210g/kWhD.启动至额定电压时间≤15sE.空载线电压波形畸变率≤5%答案：A、B、D。黑启动关注瞬态性能、低温启动、启动时间；油耗与畸变为常规指标。三、计算题（共30分）16.（10分）某110kV线路参数：LGJ-300/40，正序阻抗z1=0.099+j0.308Ω/km，长度28km；末端带负荷15+j8MVA。首端电压保持115kV不变。求：（1）末端电压；（2）若首端投入一组Qc=12Mvar并联电抗器，末端电压变化量。解：基准Sj=100MVA，Uj=110kV，Zb=121Ω。Z1=（0.099+j0.308）×28/121=0.0229+j0.0712。S末=（15+j8）/100=0.15+j0.08。电压降近似：ΔU=（RP+XQ）/U≈0.0229×0.15+0.0712×0.08=0.0034+0.0057=0.0091。U末≈1-0.0091=0.9909，U末=0.9909×110=109.0kV。投入电抗器：ΔQ=-0.12，ΔU≈-0.12×0.0712=-0.0085，U末下降0.0085×110=0.94kV，即末端电压变为108.06kV，变化量-0.94kV。17.（10分）某35kV变电所，两台16MVA变压器并列运行，阻抗电压Uk%=10.5，空载损耗P0=18kW，负载损耗Pk=85kW。日负荷曲线：0-8h25%负荷，8-16h75%，16-24h50%。求变压器日损耗电量。解：S=16MVA，ΔP0=18kW。ΔPk(S/Sn)²：25%→0.25²×85=5.31kW，75%→47.81kW，50%→21.25kW。时段电量：0-8h：P=18+5.31=23.31kW，E1=23.31×8=186.48kWh8-16h：P=18+47.81=65.81kW，E2=65.81×8=526.48kWh16-24h：P=18+21.25=39.25kW，E3=39.25×8=314kWh日损耗E=186.48+526.48+314=1026.96kWh≈1027kWh。18.（10分）某220kV母线采用3/2接线，短路电流水平50kA，母线最大穿越功率900MVA。选用GIS，额定电流Ir=3150A，额定短时耐受电流50kA/3s，额定峰值耐受电流125kA。校验热稳定与动稳定。解：热稳定：Ith=50kA，t=3s，允许I²t=50²×3=7500kA²s。实际短路电流50kA，持续时间按后备保护1s考虑，I²t=2500kA²s<7500，满足。动稳定：ip=125kA，系统冲击系数1.8，ish=1.8×√2×50=127kA≈125kA，边缘满足；若按1.85则130kA略超，需确认制造厂裕度≥5%，结论满足。四、综合分析题（共35分）19.（15分）某海上220kV升压站，通过2回3×500mm²XLPE海底电缆接至陆上站，单回长52km，电容电流136A。陆上站220kV侧为单母线分段接线，母线短路容量8kA。要求：（1）说明海底电缆金属护层接地方式；（2）计算是否需要加装电抗器补偿充电功率；（3）提出抑制海底电缆故障过电压的措施。答：（1）海底电缆金属护层采用交叉互联双端接地方式，每段长度≤1.5km，设绝缘接头与护层电压限制器，以均衡环流与降低护层感应电压。（2）单回充电功率Qc=3×U²×ωC×l。C≈0.36μF/km，Qc=3×220²×314×0.36×10⁻⁶×52=3×48400×314×0.36×52×10⁻⁶=850kvar/km×52=44.2Mvar。两回共88.4Mvar。陆上站短路容量Sk=√3×220×8=3049MVA，充电功率占比2.9%，小于5%，按规程可不装高压并联电抗器；但考虑轻载过电压，建议每回电缆末端加装20Mvar可调电抗器，分两组10Mvar，实现0-20Mvar连续调节。（3）抑制过电压：①电缆首末端装设MOA，额定电压200kV，残压≤520kV；②断路器加装合闸电阻400Ω，0.5p.u.；③采用选相合闸装置，相角误差<±1°；④电缆与架空线连接处加装0.2μF阻尼电容；⑤升压站配置0.2s快速接地开关，故障后0.15s投入，降低金属性过电压。20.（20分）某数据中心2N架构，每路UPS容量1200kVA，电池组单体2V、容量1200Ah，共240节串联，系统电压480V。要求：（1）计算单路电池组持续功率30min放电终止电压1.75V/节时的容量换算系数；（2）若采用锂电池替代铅酸，容量保持相同，分析对电池室通风与消防系统的影响；（3）给出UPS并机冗余运行时的环流抑制措施；（4）设计电池组开路检测电路，要求在线监测精度±5mV。答：（1）铅酸电池30min率容量换算系数Kc=0.42（查DL/T5044），计算负荷S=1200kVA，功率因数0.9，P=1080kW，电流I=1080/480=2250A。所需容量C=I/(Kc×η)=2250/(0.42×0.95)=5640Ah>1200Ah，需5组并联。（2）锂电池能量密度≥150Wh/kg，体积减少60%，无氢气析出，电池室通风量由6次/h降至2次/h，取消防爆风机；消防由气体灭火（IG541）改为细水雾+全氟己酮，减少灭火剂用量40%，提高安全性。（3）UPS并机环流抑制：①采用虚拟阻抗法，在电压环输出叠加3%基波阻抗；②锁相环带宽<5Hz，降低相位误差；③均流母线采用CANopen协议，周期2ms，均流误差<2%；④设置差动电流保护，>10%In时闭锁PWM。（4）开路检测：采用差分放大器+继电器切换，电路如图（文字描述）：每节电池经1kΩ/2W电阻接至双刀继电器，继电器常闭节点短接，检测时断开，注入1mA恒流源，测量端电压，放大器增益20倍，ADC16位，LSB=0.15mV，软件平均128次，精度±5mV；继电器触点耐压1000V，寿命10⁵次，扫描周期60s。五、作图题（共20分）21.（10分）绘制一座110kV智能变电站主接线图，要求：-采用单母线分段接线，两回进线，两台50MVA主变，10kV侧单母线分段；-标注主要设备参数：断路器额定电流3150A，CT变比600/5，PT变比110/0.1kV；-示意合并单元、智能终端、过程层交换机冗余配置；-用不同线型区分SV、GOOSE、MMS网络。（文字描述图形）110kV侧：两回架空线经断路器QF1、QF2接入Ⅰ、Ⅱ段母线，母线分段断路器QF3；每回线路配电容式PT与油浸式CT，CT二次级接合并单元MU1、MU2。主变高压侧经断路器QF4、QF5接入母线，主变低压侧经断路器QF6、QF7接入10kVⅠ、Ⅱ段母线。10kV侧每段母线设四回出线，出线断路器QF8-QF15。过程层：SV采样值采用IEC61850-9-2，双网冗余，A网100BASE-FX，B网1000BASE-SX，用虚线表示；GOOSE跳闸网双星型，交换机SW1-SW4，实线表示；MMS站控层网千兆以太网，波浪线表示。智能终端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